2020年中考物理知识精选专题12.1浮力知识精析和挖空练20200219436.doc

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2020年中考物理 知识精选专题打包42套 2020 年中 物理 知识 精选 专题 打包 42
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专题12.1 浮力丨知识精析丨挖空练知识点一:浮力1.浮力:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它 的力叫浮力。2.浮力方向:竖直向上,施力物体是液(气)体。3.浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力 向下的压力,向上、向下的压力差就是浮力。4.影响浮力大小的因素:通过实验探究发现(控制变量法):浮力的大小跟物体浸在液体中的 和液体的 有关。物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大。【真题跟踪一】(2019武威)2018年4月20日,我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”首次下潜(如图所示)。潜水器在水面下匀速下潜过程中(假定海水的密度不变),受到的浮力_(选填“变大”、“不变”或“变小”),潜水器下表面受到的压强_(选填“变大”、“不变”或“变小”)。【答案】不变;变大。【解析】(1)潜水器在水面下匀速下潜,海水的密度不变,潜水器浸没在水中,其排开水的体积不变,根据f浮=液gv排可知,潜水器受到的浮力不变。(2)由于潜水器在水中的深度逐渐增加,所以根据公式p=gh可知,潜水器受到的压强增大。故答案为:不变;变大。【真题跟踪二】(2019湘潭)如图1所示,弹簧测力计用细线拉着一长方体物块a,从水池中竖直向上做匀速直线运动,上升到水面以上一定的高度。物块上升的速度为1cm/s,弹簧测力计示数f随物块上升的时间t变化的图象如图2所示。不计阻力及水面高度的变化,根据图象信息:(1)当15s时,测力计示数f n。(2)物块a重 n,高度为 cm。(3)当t0时,a受到的浮力为 n,此时a底部受到水的压强大小为 pa。(4)物块a的密度为多大?【答案】(1)15;(2)25;20;(3)20;2.5103pa;(4)物块a的密度为1.25103kg/m3。【解析】由图2可知,05s,弹簧测力计示数不变,此时物块浸没在水中;5s25s,弹簧测力计示数变大,说明物块逐渐露出水面;25s以后,物体全部露出水面,弹簧测力计的示数等于物块重力。(1)由图知,当t15s时,弹簧测力计示数f15n;(2)在25s后弹簧测力计的示数不变,物体全部露出水面,则物块重ga25n;5s25s,物块逐渐露出水面,即5s时物块的上表面刚好达到水面,25s时物块的下表面刚好离开水面,则可知物块向上移动的距离即为物块的高度,此过程用时t25s5s20s,物块的高度:hvt1cm/s20s20cm;(3)当t0时,物块a浸没水中,受到的浮力:f浮gaf拉25n5n20n;05s,物块上升的高度:hvt1cm/s5s5cm;则由上图可知,当t0时,a底部所处的深度:hah+h5cm+20cm25cm0.25m,此时a底部受到水的压强:pgha1103kg/m310n/kg0.25m2.5103pa;(4)物块的质量:ma2.5kg,由f浮水v排g可得物块的体积:vav排2103m3,物块的密度:a1.25103kg/m3。故答案为:(1)15;(2)25;20;(3)20;2.5103pa;(4)物块a的密度为1.25103kg/m3。【真题跟踪三】(2019湖州)放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力,木块开始上浮,如图所示,最后漂浮,且有五分之二体积露出水面。下列叙述中,错误的是( )。a.在露出水面之前,木块所受浮力不变;b.在露出水面之前,木块所受浮力大于木块的重力;c.木块在浸没和漂浮两种情况下,水对烧杯底的压强相等;d.木块的密度为0.6克/厘米3【答案】c。【解析】a、木块上浮过程中,露出水面前,水的密度一定,排开水的体积不变,根据公式f浮=水gv排可知,木块所受浮力不变;故a正确;b、在露出水面之前,木块处于上浮过程中,根据浮沉条件可知:木块所受浮力大于木块的重力;故b正确;c、因木块浸没时排开水的体积大于木块漂浮时排开水的体积,所以,木块浸没时水的深度大于木块漂浮时水的深度,则根据p=水gh可知,木块浸没时水对烧杯底的压强较大;故c错误;d、木块最后漂浮,且有五分之二体积露出水面,则根据漂浮条件可得:f浮=g木;结合阿基米德原理和重力公式可得:水gv排=木gv木,所以,木=水=1.0g/cm3=0.6g/cm3;故d正确。故选c。知识点二:阿基米德原理1. 阿基米德原理:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它 的液体受到的 。2. 公式表示:;从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。3. 适用条件:液体(或气体)。【真题跟踪一】(2019泸州)三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与甲、乙、丙三个体积相同的实心球相连。向容器内倒入水,待水和球都稳定后,观察到如图所示的情况,此时乙球下方弹簧长度等于原长。下列判断正确的是( )。a.乙球的重力与它受到的浮力相等;b.甲球的重力大于它受到的浮力;c.甲、乙、丙三个球的密度大小关系为;d.甲、乙、丙三个球受到的浮力大小关系为【答案】ac。【解析】根据题意可知,乙球下方弹簧长度等于原长,则弹簧对乙球没有作用力;观察如图情况可知,甲球下方弹簧长度大于原长,则弹簧对甲球有向下的拉力f拉;丙球下方弹簧长度小于原长,则弹簧对丙球有向上的支持力f支;由题知,三个球处于静止,所以f甲=g甲+f拉,f乙=g乙,f丙=g丙-f支,比较可知,f甲g甲,f乙=g乙,f丙g丙,已知三个实心球体积相同,由于三个球浸没在同种液体中,则排开液体的体积相同,根据f浮=液v排g可知,它们受到的浮力:f甲=f乙=f丙;所以三个球的重力关系为:g甲g乙g丙;根据重力公式可知,三个球的质量关系为:m甲m乙m丙;已知三个球的体积相同,根据=可知:甲乙丙;由上分析可知:ac正确,bd错误。故选ac。【真题跟踪二】(2017无锡)同学们用空塑料瓶和细沙等实验器材探究影响浮力大小因素。(g取10n/kg,水=1103kg/m3)(1)为了测出塑料瓶的体积,进行如下操作:把天平放在水平桌面上,调节天平平衡,在左盘中放入盛有适量水的烧杯,通过増减砝码和移动游码使天平再次平衡,所加砝码和游码的位置如图甲所示,烧杯和水的总质量为 。在空塑料瓶中装入适量细沙,拧紧瓶盖,在瓶颈系一细绳,手拿细绳将塑料瓶完全浸没于烧杯的水中(瓶没有接触烧杯,水未溢出),通过増减祛码和移动游码使天平再次获得平衡,所用砝码总质量和游码所示质量之和为167g,塑料瓶的体积是 cm3。(2)同学们根据生活经验提出了如下三种猜想,并举出了相应的实例猜想一,浮力的大小与物体的密度有关,实例:铁块可以在水中下沉,木头可以浮在水面上;猜想二,浮力的大小与液体的密度有关,实例:鸡蛋可以在水中下沉,在盐水中可以浮起来;猜想三,浮力的大小与浸入液体的深度有关,实例:在游泳池里,人越往下蹲感觉到水向上托自己的力越大;为了验证以上猜想是否正确,同学们选择了装入细沙的塑料瓶和其他实验器材进行探究,实验过程如图乙所示。根据实验步骤d和 (填序号),可以确定猜想二是正确的;根据实验步骤c和d可以验证猜想三是 (选填“正确”或“错误”);对该猜想对应的实例,合理的解释是 。要验证猜想一是否正确,可以在塑料瓶中 后再进行探究。同学们讨论认为,猜想一和猜想二中的实例反应了物体的浮与沉可能与密度有关,要选用一个能漂浮在图e中盐水上的物体时,物体的密度应小于 g/cm3(计算结果保留1位小数)。【答案】(1)133;34;e;错误;在游泳池里,人越往下蹲排开水的体积越大,人受到的浮力越大,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关;添加一些细砂;1.1。【解析】(1)烧杯和水的总质量为:m=100g+20g+10g+3g=133g;由步骤可知,塑料瓶排开水的质量m排水=167g133g=34g,由=可得,因为铁块浸没,所以,由c、d可知,铁块排开液体的质量m排液=m3m4,因为铁块浸没,所以v铁=v排水=v排液。(2)物体浸没水中受到的浮力f浮=0.4n0.06n=0.34n;物体浸没在盐水中受到的浮力f浮=0.4n0.02n=0.38n;因为,浮力不相等,而物体所处的深度和浸没的体积相同,则是液体的种类(密度)不同的引起的,说明浮力的大小与液体的密度有关,根据实验d、e可以确定猜想二是正确的。物体在c、d中(排开液体的密度相同,都是水)中受到的浮力相同,而排开液体的体积都等于物体的体积,但物体所处的深度不同,故得出:物体浸在同种液体中,所受浮力大小与浸入液体的深度无关根据实验步骤c和d可以验证猜想三是错误的。对该猜想对应的实例,合理的解释是:在游泳池里,人越往下蹲排开水的体积越大,人受到的浮力越大,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。要验证猜想一是否正确,即浮力的大小与物体的密度有关,根据控制变量法要改变物体的密度,在物体体积不变时,在塑料瓶中添加一些细砂可以改变塑料瓶整体的密度;由a、c两图知,物体浸没在水中所受浮力:f浮=gf=0.4n0.06n=0.34n;物体浸没在盐水中受到的浮力f浮=0.4n0.02n=0.38n;由阿基米德原理可得:f浮=水gv排=0.34n-(),f浮=盐水gv排=0.38n-()浸没时v排相等,由()()可得盐水的密度:物体的浮与沉与密度有关,要选用一个能漂浮在图e中盐水上的物体时,物体的密度应小于1.1g/cm3。故答案为:(1)133;34;e;错误;在游泳池里,人越往下蹲排开水的体积越大,人受到的浮力越大,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关;添加一些细砂;1.1。【真题跟踪三】(2019贵港)如图所示,是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。图甲、乙、丙容器中装的液体是水,图丁容器中装的液体是酒精,f1、f2、f3、f4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。请回答以下问题: (1)图甲中,弹簧测力计的示数f1=_n。(2)物体完全浸没在水中时所受的浮力为_n。(3)分析图中乙、丙两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与_有关;分析图中_两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与液体密度有关。(4)实验中釆用的探究方法在研究物理问题时经常用到,称为_法。【答案】(1)4.8;(2)2;(3)物体排开液体的体积;丙和丁;(4)控制变量。【解析】(1)由图甲知,弹簧测力计的分度值为0.2n,图中指针指在4至5之间的第4条刻度线处,所以示数为4.8n;(2)由图甲和图丙知,物体完全浸没在水中时所受的浮力为;(3)由乙、丙两图实验数据得,物体所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关;为了得出物体所受浮力大小与液体密度有关,需确保物体排开液体的体积相同,而物体所在的液体的密度不同,所以应分析图丙和图丁两图的实验数据;(4)因为物体在液体中受到的浮力可能受到多个因素影响,所以在探究本实验时,需要采用控制变量法。知识点三:物体沉浮的条件物体沉浮的条件1.前提条件:物体浸没在液体中,且只受 。2.示意图:重力与浮力的关系如图所示:如图所示,(1)当时,物体上浮;。当时,物体悬浮;。当时,物体下沉;。当(物体未完全浸没液体)时,物体漂浮;。3. 说明:(1) 密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。(2)物体漂浮在密度为的液体中,若露出体积为物体总体积的,则物体密度为。(3) 悬浮与漂浮的比较:相同点: ;不同点:悬浮时,;漂浮时,。(4)判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较与g或比较与。(5)物体吊在测力计上,在空中重力为g,浸在密度为的液体中,示数为f,则物体密度为:。(6)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。4.漂浮问题“五规律”:规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。【真题跟踪一】(2019泸州)庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行,图中093改进型攻击核潜艇于2019年4月27日公开亮相,进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为2.8104kw,完全下潜到海面下后的排水量为6.8103t(取海水密度=1103kg/m3、g=10n/kg)。问:(1)该潜艇悬浮时,其上一面积为0.05m2的整流罩距海面深度为200m,此时整流罩受到海水的压力为多少?(2)若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为80%,该潜艇在海面下以最大核动力功率水平巡航时,受到的水平推力为1.6106n,此时潜艇的巡航速度为多少?(3)该潜艇浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为1.5103m3,此时潜艇的总重量是多少?【解析】(1)潜艇下潜到200m深处时,h=200m;此时整流罩所受海水的压强:p=gh=1.0103kg/m310n/kg200m=2106pa。整流罩的面积:s=0.05m2,由p=变形得,整流罩所受压力为:f=ps=2106pa0.05m2=1105n。(2)最大核动力功率:p总=2.8104kw=2.8107w;根据=可得:有用功率:p有用=p总=80%2.8107w=2.24107w;由p=fv得潜艇的巡航速度:v=14m/s;(3)完全下潜到海面下后的排水量为6.8103t,则v=v排=6.8103m3。潜艇浮出海面处于漂浮时,排开水的体积v排=v-v露=6.8103m3-1.5103m3=5.3103m3,根据漂浮条件和f浮=液gv排可得,此时潜艇的总重量:g=f浮=水gv排=1.0103kg/m310n/kg5.3103m3=5.3107n。答:(1)整流罩受到海水的压力为1105n;(2)潜艇的巡航速度为14m/s;(3)该潜艇浮出海面处于漂浮时,潜艇的总重量是5.3107n。【真题跟踪二】(2019福建)如图,气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中。已知石块与气球的总重力为g总,则气球受到的浮力f浮_g总(选填“”“”、“”或“=”)。渔船编队在某个海域捕捞时,渔民用特定频率的电台通信是利用_传递信息。【答案】;电磁波。【解析】根据漂浮条件,得f1=g空,f2=g满,因为g空g满,所以得f1”“”或“=”);若水温升高,石块将 (选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”)。【答案】,上浮。【解析】由于悬浮两者处于平衡状态,对气球和石块整体做受力分析,可得总重力=气球 受到的浮力+石块受到的浮力,所以 f 浮g 总;水温升高,气球热胀,体积变大,根据阿基米德原理,可知气球受到的浮力增加,整体受到的浮力大于总重力,整体一起上浮。【典例五】(2019邵阳)潜入海底观光是人们现代旅游休闲方式之一。某潜水爱好者从水下2m深继续下潜的过程中,他受到的浮力和海水对他的压强变化的情况分别是(不考虑海水的密度变化)( )。a浮力逐渐变大,压强不变;b浮力逐渐变大,压强逐渐变大;c浮力不变,压强逐渐变大;d浮力逐渐变小,压强逐渐变大【答案】c。【解析】他在水面下不断下潜的过程中,海水的密度海水不变,由于排开海水的体积不变,根据f浮海水v排g可知,他受到的浮力不变,故abd错误;由于所处的深度逐渐变大,根据p海水gh可知,他受到的海水的压强逐渐变大,故c正确;故选c。【典例六】(2019天津)小明在学习“阿基米德原理”时,做了如图所示的实验。由图可知物体a所受浮力为_n;由阿基米德原理可知,丙图中弹簧测力计的示数应为_n。【答案】1;1.5。【解析】(1)铁块浸没在水中时的浮力f浮=2n-1n=1n; (2)根据阿基米德原理可知g排=f浮=1n; 由于f丙-f丁=g排,所以,f丙=g排+f丁=1n+0.5n=1.5n。 故答案为:1;1.5。【典例六】(2018淄博)小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究浮力大小与排开液体的重力的关系。(1)部分实验操作步骤如图所示,遗漏的主要步骤是 ,若将遗漏的步骤标注为d,最合理的实验步骤顺序是 (用实验步骤对应的字母表示)。实验步骤abcd弹簧测力计示数/n1.61.80.50.3(2)小明进行实验并把数据记录在下表中。从表中数据可知石块受到的浮力是 n,排开液体的重力是 n。小明根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验,同组的小丽认为实验还没有结束,理由是 ,接下来的实验操作应该是 。(3)实验结束后,小明还想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,可取 相同的铁块和铝块,使其浸没在同种液体中,比较浮力的大小。【答案】(1)测量空桶的重力;d、b、a、c;(2)0.2;0.2;通过一组数据得出的结论会具有片面性或偶然性;换用不同液体重新实验;(3)体积。【解析】(1)探究浮力大小与排开液体的重力的关系,需要测出物体排开水的重力,需要先测出空桶的重力,由图示实验可知,实验遗漏的步骤是:测量空桶的重力;实验时,先测出空桶的重力,然后测出物体的重力,再将物体浸在溢水杯中,读出弹簧测力计的示数,根据f浮=gf示得出物体受到的浮力,最后测出小桶和水的总重力,从而测出物体排开水的重力,因此合理的实验步骤是:d、b、a、c;(2)由实验步骤ab可知,物体浸在液体中时受到的浮力:f浮=fbfa=1.8n1.6n=0.2n;由实验步骤cd可知,物体排开液体的重力:g排=fcfd=0.5n0.3n=0.2n;由于只测了一组实验数据,这样得出的结论会具有片面性或偶然性,所以为了寻找普遍规律,做完一次实验后,需要换用不同液体重新实验;(3)想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,需要选用体积相同、密度不同的物体,使其浸没在同种液体中(保证了液体密度相同、排开液体的体积相同),比较浮力的大小。故答案为:(1)测量空桶的重力;d、b、a、c;(2)0.2;0.2;通过一组数据得出的结论会具有片面性或偶然性;换用不同液体重新实验;(3)体积。考点三:物体沉浮条件物体沉浮的条件与阿基米德原理在本章中是不可分割的两个内容,它们互为补充又互为利用,所以在本章中考查物体沉浮时,一定会利用到阿基米德原理、物体密度、物体体积等知识,故在复习中学生一定要把这两个问题结合起来。本节同样涉及到的计算问题很多,也较难,更重要的是简单计算题、压轴计算题大都和浮力、阿基米德原理有关,此部分内容也是拉开分数的试题。为此,能否很好的掌握好物体沉浮条件、阿基米德原理及其计算是本章学习的重点。本章在力学部分占据非常重要的地位,内容难学、涉及计算题多,所占分值高,并经常与压强和其他知识点结合以压轴题形式出现【典例一】(2018临沂)2018年4月20日,我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”(如图所示)成功首潜。潜水器在水面下匀速下潜过程中()。a受到的重力小于浮力; b上、下表面受到的压力差变大;c受到的压强变大,浮力变大;d受到的压强变大,浮力不变【答案】d。【解答】潜水器在水面下匀速下潜,此时水的密度不变,潜水器浸没在水中,其排开水的体积不变,但是在水中的深度逐渐增深。根据公式p=gh和公式f浮=液gv排可知,潜水器受到的压强增大,浮力不变,即上、下表面受到的压力差不变。故选项a、b、c均错误,d正确。故选d。【典例二】(2018玉林)如图所示,若“玉林号”导弹护卫舰从大海驶入珠江,下列分析正确的是()。a浮力变小,舰体上浮一些b浮力变大,舰体下沉一些c浮力不变,舰体下沉一些d浮力不变,舰体上浮一些【答案】c。【解析】当护卫舰从大海驶入珠江后,仍然漂浮,根据漂浮条件可知受到的浮力:f浮=g,因为护卫舰受到的重力不变,所以船受到的浮力不变;故ab错误;由于海水江水,根据f浮=水v排g可知,排开江水的体积大于排开海水的体积,即:舰体浸入水中的体积变大,舰体下沉一些,故c正确,d错误。故选c。【典例三】(2019苏州)2019年4月23日,中国人民海军成立70周年阅兵仪式在黄海举行。(1)两并排行驶的舰艇编队间距较远(如图所示),这是因为若靠得过近,彼此间海水流速会很大,导致压强很_,压力差会使舰艇发生碰撞;(2)在仪式上,我国研制的新型核潜艇浮出水面接受检阅,它是通过减小所受_(选填“重力”或“浮力”)实现上浮的;(3)901综合补给舰也一起亮相,该舰的满载排水量约为40000t,它满载时所受的浮力约为_n。(g=10n/kg)【答案】小;重力;4108。【解析】(1)流体的流速越大,流体的压强越小;若两并排行驶的舰艇靠得过近,彼此间海水流速会很大,导致舰艇间的压强很小,向内的压力差会使舰艇发生碰撞,所以两并排行驶的舰艇编队间距较远。 (2)潜水艇是靠改变自身的重来完成上浮或下潜的;当核潜艇浸没在水中时,排开水的体积不变,浮力不变,减小自身的重力,浮力大于重力,核潜艇上浮到水面接受检阅。 (3)该舰满载时排开水的重力:g排=m排g=4107kg10n/kg=4108n, 由阿基米德原理可得,它满载时所受的浮力:f浮=g排=4108n。 故答案为:(1)小;(2)重力;(3)4108。【典例四】(2019潍坊)2019年4月,中国自主研发的600m无人遥控潜水器“海龙”成功完成下潜任务。在某次下潜中,若从“海龙”刚好浸没开始计时,到返回水面结束计时,下潜深度h随时间t的变化关系如图乙所示。忽略海水密度变化和“海龙”的形变,下列对“海龙”分析正确的是( )。a从开始到结束计时,共用时10min;b在13min,受到海水的浮力逐渐变大;c在46min,处于匀速直线运动状态;d在68min,受到海水的压强逐渐减小【答案】ad。【解析】a、由图乙可知,从开始到结束计时,共用时10min,故a正确;b、由题知,从“海龙”刚好浸没开始计时,则在13min内,潜水器浸没水中,排开水的体积不变,由f浮=gv排可知,其受到海水的浮力不变,故b错误;c、由图乙可知,在46min内,下潜深度h不变,说明潜水器的速度为0,处于静止状态,故c错误;d、由图乙可知,在68min内潜水器所处的深度逐渐减小,即潜水器在上浮,由p=gh可知,潜水器受到海水的压强逐渐减小,故d正确。故选ad。【典例五】(2019绵阳)我国10万吨级的“新光华”号半潜船拥有两个标准足球场大的甲板,为亚洲最大。2019年1月,“新光华”号半潜船从巴西运载2.5万吨的超大型钻井平台回到广州。半潜船装载钻井平台的工作过程示
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